Összetétel, tulajdonságok, veszélyek. Földgáz

A földgáz, amelyet a konyhánkban annyira megszoktunk, az olaj közeli rokona. Leginkább metánból áll, nehezebb szénhidrogének (etán, propán, bután) keverékeivel. Természetesben természeti viszonyok gyakran tartalmaz más gázok szennyeződéseit is (hélium, nitrogén, kénhidrogén, szén-dioxid).

A földgáz jellemző összetétele:

Szénhidrogének:

• metán – 70-98%
• Etán - 1-10%
• propán - akár 5%
• Bután - akár 2%
• Pentán - akár 1%
• Hexán - akár 0,5%

Szennyeződések:

• Nitrogén - akár 15%
• Hélium - akár 5%
• szén-dioxid - akár 1%
• Hidrogén-szulfid - kevesebb, mint 0,1%

A földgáz rendkívül elterjedt a föld mélyén. A földkéreg vastagságában több centimétertől 8 kilométerig terjedő mélységben található. Akárcsak az olaj, földgáz, a földkéregben való vándorlás során csapdákba esik (áteresztő kőzetrétegek által határolt áteresztő rétegek), aminek következtében gázmezők képződnek.

Öt legnagyobb gázmező Oroszországban:

• Urengoyskoe (gáz)
• Yamburgskoye (olaj és gáz kondenzátum)
• Bovanenkovskoe (olaj és gáz kondenzátum)
• Shtokmanovskoye (gáz kondenzátum)
• Leningradskoe (gáz)

A természetes (szénhidrogén) gáz gyakori kísérője olajmezők. Általában az olajban oldott formában található meg, és esetenként a mezők felső részén halmozódik fel, úgynevezett gázsapkát képezve. Az olajtermelés során felszabaduló gáz, az úgynevezett kapcsolódó gáz hosszú ideig nemkívánatos része volt az extrakciós folyamatnak. Leggyakrabban egyszerűen fáklyákban égették el.

Az emberiség csak az elmúlt néhány évtizedben tanulta meg teljes mértékben kihasználni a földgáz minden előnyét. Ennek a rendkívül értékes tüzelőanyag-fajtának a kifejlesztésében bekövetkezett késedelem nagymértékben annak tudható be, hogy a gázszállítás, illetve ipari és mindennapi felhasználása meglehetősen magas műszaki és technológiai fejlettséget igényel. Ezenkívül a földgáz levegővel keveredve robbanásveszélyes keveréket képez, ami fokozott biztonsági intézkedéseket igényel a használat során.

Gázalkalmazás

Néhány kísérlet a gáz használatára még a 19. században történt. A lámpagáz, ahogy akkoriban nevezték, fényforrásként szolgált. A gázmezőket akkor még nem építették ki, az olajjal együtt termelt gázt világításra használták. Ezért az ilyen gázt gyakran kőolajgáznak nevezték. Ilyen kőolajgáz pl. hosszú ideig Kazánt kivilágították. Szentpétervár és Moszkva megvilágítására is használták.

Jelenleg a gáz egyre jelentősebb szerepet tölt be a világ energiaszektorában. Alkalmazási köre igen széles. Használják az iparban, a mindennapi életben, kazánházakban, hőerőművekben, gépjárművek üzemanyagaként és a vegyiparban alapanyagként.

A gáz viszonylag tiszta üzemanyagnak számít. A gáz elégetésekor csak szén-dioxid és víz keletkezik. Ugyanakkor a szén-dioxid-kibocsátás csaknem kétszer kisebb, mint szénégetésnél, és 1,3-szor kisebb, mint olajégetésnél. Arról nem is beszélve, hogy az olaj és a szén elégetésekor korom és hamu marad. Tekintettel arra, hogy a gáz az összes fosszilis tüzelőanyag közül a leginkább környezetbarát, domináns pozíciót foglal el a modern nagyvárosok energiaszektorában.

Hogyan keletkezik a gáz

Az olajhoz hasonlóan a földgázt is kutakból állítják elő, amelyek egyenletesen oszlanak el a gázmező teljes területén. A termelés a gázhordozó képződményben és a felszínen lévő nyomáskülönbség miatt következik be. A tározó nyomásának hatására a gáz a kutakon keresztül a felszínre kerül, ahol a gyűjtőrendszerbe kerül. Ezután a gázt egy komplex gázkezelő üzembe szállítják, ahol megtisztítják a szennyeződésektől. Ha a termelt gázban a szennyeződések mennyisége elenyésző, akkor az a komplex tisztítómű megkerülésével közvetlenül egy gázfeldolgozó üzembe kerülhet.

Hogyan történik a gázszállítás?

A gáz szállítása elsősorban csővezetékeken történik. A fő gázmennyiségeket fő gázvezetékeken szállítják, ahol a gáznyomás elérheti a 118 atm-t. A gáz elosztó és házon belüli gázvezetékeken keresztül jut el a fogyasztókhoz. Először a gáz áthalad egy gázelosztó állomáson, ahol a nyomása 12 atm-re csökken. Ezután gázelosztó vezetékeken keresztül a gázellenőrzési pontokhoz juttatják, ahol a nyomást ismét csökkentik, ezúttal 0,3 atm-re. Ezt követően a konyhánkat a házon belüli gázvezetékeken keresztül jut el a gáz.

Ez az egész hatalmas gázelosztó infrastruktúra valóban egy nagy kép. Több száz és százezer kilométer hosszú gázvezeték, amely szinte Oroszország egész területét behálózza. Ha a gázvezetékek teljes hálóját egy vonalba feszítjük, akkor a hossza elegendő lesz ahhoz, hogy elérje a Földet a Holdig és vissza. És ez csak az orosz gázszállítási rendszer. Ha a teljes globális gázszállítási infrastruktúráról beszélünk, akkor több millió kilométernyi vezetékről lesz szó.

Mivel a földgáznak se szaga, se színe nincs, a gázszivárgás gyors észlelése érdekében mesterségesen kellemetlen szagot adnak neki. Ezt a folyamatot szagosításnak nevezik, és a gázelosztó állomásokon megy végbe. Illatanyagként általában kéntartalmú vegyületeket, például etántiolt (EtSH) használnak, vagyis kellemetlen szagú anyagokat.

A gázfogyasztás szezonális. Télen nő a fogyasztása, nyáron pedig csökken. A gázfogyasztás szezonális ingadozásainak kiegyenlítése érdekében földalatti gáztárolókat (UGS) hoznak létre a nagy ipari központok közelében. Ezek lehetnek kimerült, gáztárolásra alkalmas gázmezők vagy mesterségesen kialakított földalatti sóbarlangok. Nyáron a többlet szállított gáz földalatti gáztárolókba kerül, télen pedig éppen ellenkezőleg, a vezetékrendszer esetleges kapacitáshiányát a tárolókból történő gázvétellel pótolják.

A világgyakorlatban a gázvezetékek mellett a földgázt gyakran cseppfolyósított formában szállítják speciális edényeken - gázszállítókon (metánhordozókon) keresztül. Cseppfolyós formában a földgáz mennyisége 600-szorosára csökken, ami nemcsak szállításhoz, hanem tároláshoz is kényelmes. A gáz cseppfolyósításához lehűtik a kondenzációs hőmérsékletére (-161,5 °C), aminek hatására az folyadékká alakul. Ebben a hűtött formában szállítják. A cseppfolyósított földgáz fő termelői Katar, Indonézia, Malajzia, Ausztrália és Nigéria.

Kilátások és trendek

Környezetbarát jellegének, valamint a berendezések és technológiák folyamatos fejlesztésének köszönhetően mind a gáztermelésben, mind a felhasználásban egyre népszerűbb ez az üzemanyagfajta. A BP például a gáz iránti kereslet gyorsabb növekedését jósolja a többi fosszilis tüzelőanyaghoz képest.

A növekvő gázigény új, gyakran nem szokványos gázforrások felkutatásához vezet. Ilyen források lehetnek:

• Széntelepekből származó gáz
• Pala gáz
• Gázhidrátok

♦ Széntelepekből származó gáz A bányászat csak az 1980-as évek végén kezdődött. Erre először az USA-ban került sor, ahol bebizonyosodott az ilyen típusú bányászat kereskedelmi életképessége. Oroszországban a Gazprom 2003-ban kezdte el tesztelni ezt a módszert, és Kuzbassban megkezdte a metán próbagyártását a széntelepekből. A széntelepekből származó gáztermelést más országokban is végzik - Ausztráliában, Kanadában és Kínában.

♦ Pala gáz. A gáztermelésben az Egyesült Államokban az elmúlt évtizedben lezajlott palaforradalom nem hagyta el a folyóiratok címlapját. A horizontális fúrási technológia fejlődése lehetővé tette a kis áteresztőképességű agyagpalából olyan mennyiségben történő gázkitermelést, amely fedezi a kitermelés költségeit. A palagáz-termelés gyors fejlődésének jelensége az Egyesült Államokban más országokat is arra sarkall, hogy fejlesszék ezt a területet. Az Egyesült Államok mellett Kanadában is folyik aktív munka a palagáz kitermelésében. Kína jelentős potenciállal rendelkezik a nagyléptékű palagáz-termelés fejlesztésében is.

♦ Gázhidrátok. A földgáz jelentős része ben található kristályos állapotúgynevezett gázhidrátok (metánhidrátok) formájában. Az óceánokban és a kontinensek permafrost zónáiban nagy gázhidrátkészletek találhatók. Jelenleg a becsült gáztartalékok gázhidrátok formájában meghaladják az olaj, a szén és a hagyományos gáz együttes készleteit. Japánban, az USA-ban és néhány más országban intenzíven folytatják a gázhidrátok kinyerésére szolgáló, gazdaságilag megvalósítható technológiák fejlesztését. A hagyományos gáztartalékoktól megfosztott Japán rendkívül magas áron kénytelen megvásárolni ezt a fajta erőforrást, különös figyelmet fordít erre a témára.

A földgáz mint tüzelőanyag és forrás kémiai elemek nagy jövője van. Hosszú távon ez a fő tüzelőanyag, amelyet a világ energiaszektorának a tisztább, megújuló erőforrásokra való átállása során használnak majd.

A metán CH 4 kis mennyiségű nitrogén N 2 és szén-dioxid CO 2 keveréke van, vagyis minőségileg megegyezik a mocsarakból felszabaduló gázzal.

Enciklopédiai YouTube

1 / 4

✪ Földgáz – Ez érdekes

✪ Földgáz. Ez hogy működik?

✪ Földgáz és olaj (az eredet rejtélye és a kimerülés problémája)

✪ 53. sz. Szerves kémia. 14. témakör. A szénhidrogének forrásai. 1. rész. Földgáz

Feliratok

Kémiai összetétel

A földgáz fő része metán (CH 4) - 70-98%. A földgáz tartalmazhat nehezebb szénhidrogéneket – a metán homológjait:

• etán (C 2 H 6),
• propán (C3H8),
• bután (C 4 H 10).

A földgáz más anyagokat is tartalmaz, amelyek nem szénhidrogének:

• hélium (He) és más inert gázok.

A tiszta földgáz színtelen és szagtalan. A gázszivárgás észlelésének megkönnyítése érdekében kis mennyiségben illatanyagokat adnak hozzá - olyan anyagokat, amelyek erős kellemetlen szagúak (rohadt káposzta, rothadt széna, rothadt tojás). Leggyakrabban tiolokat (merkaptánokat) használnak szagként, például etil-merkaptánt (16 g 1000 m³ földgázra).

Fizikai tulajdonságok

Hozzávetőleges fizikai jellemzők (összetételtől függően; normál körülmények között, hacsak másképp nem jelezzük):

Földgázmezők

Hatalmas földgázlelőhelyek koncentrálódnak a földkéreg üledékes héjában. Az olaj biogén (szerves) eredetének elmélete szerint az élő szervezetek maradványainak lebomlása következtében keletkeznek. Úgy tartják, hogy a földgáz magasabb hőmérsékleten és nyomáson képződik az üledékhéjban, mint az olaj. Ezzel összhangban van az a tény is, hogy a gázmezők gyakran mélyebben helyezkednek el, mint az olajmezők.

Oroszország (Urengoj mező), Irán, a legtöbb Perzsa-öböl országa, az USA és Kanada hatalmas földgáztartalékokkal rendelkezik. Tól európai országokÉrdemes megemlíteni Norvégiát és Hollandiát. A volt köztársaságok között Szovjetunió Türkmenisztán, Azerbajdzsán, Üzbegisztán, valamint Kazahsztán (Karachaganak mező) nagy gázkészletekkel rendelkezik.

A metán és néhány más szénhidrogén széles körben elterjedt az űrben. A metán a hidrogén és a hélium után a harmadik legnagyobb mennyiségben előforduló gáz az Univerzumban. Metánjég formájában számos, a Naptól távol eső bolygó és aszteroida felépítésében vesz részt, de az ilyen felhalmozódásokat általában nem sorolják földgázlelőhelyek közé, és még nem találták meg. gyakorlati alkalmazása. Jelentős mennyiségű szénhidrogén van jelen a Föld köpenyében, de ezek sem érdekesek.

Gázhidrátok

A tudományban régóta úgy gondolják, hogy a 60-nál nagyobb molekulatömegű szénhidrogének felhalmozódása folyékony állapotban van a földkéregben, míg a könnyebbek gáz halmazállapotúak. A 20. század második felében azonban az alkalmazottak egy csoportja A. A. Trofimuk, N. V. Chersky, F. A. Trebin, Yu F. Makogon, V. G. Vasiliev felfedezte a földgáz azon tulajdonságát, hogy bizonyos termodinamikai körülmények között szilárd anyaggá alakul át a földkéregben. gázhidrát lerakódásokat halmoznak fel és képeznek. Később kiderült, hogy ebben az állapotban a földgázkészletek óriásiak.

A gáz a földkéregben szilárd halmazállapotúvá válik, képződővízzel kombinálva akár 250 atm hidrosztatikus nyomáson és viszonylag alacsony hőmérsékleten (+22 °C-ig). A gázhidrát üledékekben összehasonlíthatatlanul nagyobb a gáz koncentrációja egységnyi porózus közegre vonatkoztatva, mint a hagyományos gázmezőkben, mivel egy térfogatnyi víz, amikor hidrát állapotba kerül, akár 220 térfogatnyi gázt is megköt. A gázhidrát-lerakódások zónái elsősorban a permafrost területeken, valamint azokon belül koncentrálódnak sekély mélység az óceán feneke alatt.

Földgázkészletek

Kitermelés és szállítás

A földgáz 1000 métertől több kilométerig terjedő mélységben található a földben. A Novy Urengoy város közelében lévő ultramély kútba több mint 6000 méter mélyről áramlott be a gáz. A mélyben a gáz mikroszkopikus méretű üregekben (pórusokban) található. A pórusok mikroszkopikus csatornákkal kapcsolódnak egymáshoz - ezeken a csatornákon keresztül repednek, a gáz a nagy nyomású pórusokból az alacsonyabb nyomású pórusokba áramlik, amíg a kútba nem kerül. A gáz mozgása a formációban bizonyos törvényeknek engedelmeskedik.

A föld mélyéből kutak segítségével nyerik ki a gázt. Igyekeznek a kutakat egyenletesen elhelyezni a tábla teljes területén, hogy biztosítsák a tározó nyomásának egyenletes csökkenését a lelőhelyen. Ellenkező esetben előfordulhat gázáramlás a mező területei között, valamint a lerakódás idő előtti öntözése.

A gáz azért jön ki a mélységből, mert a képződményben a légköri nyomásnál többszörösen nagyobb nyomás van. Így, hajtóerő a tartály és a gyűjtőrendszer közötti nyomáskülönbség.

A világ földgáztermelése 2014-ben 3460,6 milliárd m3 volt. A gáztermelésben Oroszország és az USA tölti be a vezető pozíciókat.

A világ legnagyobb gáztermelői

Ország	2010		2006
	kitermelés, milliárd m³	Megosztás a világból piac (%)	kitermelés, milliárd m³	Megosztás a világból piac (%)
Oroszország	647		673,46	18
Egyesült Államok	619		667	18
Kanada	158
Irán	152		170	5
Norvégia	110		143	4
Kína	98
Hollandia	89		77,67	2,1
Indonézia	82		88,1	2,4
Szaúd-Arábia	77		85,7	2,3
Algéria	68		171,3	5
Üzbegisztán	65
Türkmenisztán			66,2	1,8
Egyiptom	63
Egyesült Királyság	60
Malaysia	59		69,9	1,9
India	53
Egyesült Arab Emírségek	52
Mexikó	50
Azerbajdzsán			41	1,1
Más országok			1440,17	38,4
A világ gáztermelése		100	3646	100

Földgáz előkészítése szállításra

A kutakból érkező gázt fel kell készíteni a végfelhasználóhoz - a vegyi üzemhez, kazánház, hőerőmű, városi gázhálózatok. A gázelőkészítés szükségességét az okozza, hogy a célkomponenseken (különböző fogyasztók számára más-más komponens célpont) mellett a szállítás vagy használat során nehézséget okozó szennyeződések is jelen vannak. Így a gázban lévő vízgőz bizonyos körülmények között hidrátokat képezhet, vagy kondenzálva felhalmozódhat különféle helyeken(például csővezeték hajlítása), a gáz áramlásának zavarása; A hidrogén-szulfid a gázberendezések (csövek, hőcserélő tartályok stb.) súlyos korrózióját okozza. A gáz előkészítése mellett a vezeték előkészítése is szükséges. Itt széles körben alkalmazzák a nitrogén egységeket, amelyek inert környezetet teremtenek a csővezetékben.

A gázt különféle sémák szerint állítják elő. Egyikük szerint a mező közvetlen szomszédságában egy integrált gázkezelő egység (CGTU) épül, amely abszorpciós oszlopokban tisztítja és dehidratálja a gázt. Ezt a rendszert az Urengoyskoye mezőn hajtották végre. A gázt membrántechnológiával is célszerű elkészíteni.

A gáz szállításra való előkészítéséhez technológiai megoldásokat alkalmaznak membrán gázleválasztással, amellyel nehéz szénhidrogének (C 3 H 8 és magasabb), nitrogén, szén-dioxid, hidrogén-szulfid leválaszthatók, valamint jelentősen csökkenthető a víz harmatpont hőmérséklete. és szénhidrogéneket a GTS ellátása előtt.

Ha a gáz nagy mennyiségű héliumot vagy hidrogén-szulfidot tartalmaz, akkor a gáz feldolgozása gázfeldolgozó üzemben történik, ahol a ként amintisztító egységekben és Claus egységekben, a héliumot pedig kriogén hélium egységekben (CHU) választják el. Ezt a rendszert például az orenburgi mezőn hajtották végre. Ha a gáz 1,5 térfogatszázaléknál kevesebb hidrogén-szulfidot tartalmaz, akkor a földgáz előállításánál is érdemes megfontolni a membrántechnológiát, mivel ennek használata lehetővé teszi a tőke- és üzemeltetési költségek 1,5-5 százalékos csökkentését.

Földgáz szállítása

Jelenleg a fő szállítási mód a csővezeték. A 75 atm nyomású gázt legfeljebb 1,42 m átmérőjű csöveken keresztül szivattyúzzák, miközben a gáz áthalad a csővezetéken, és a gáz és a csőfal közötti, valamint a gázrétegek közötti súrlódási erőket leküzdve elveszti a potenciálját. energia, amely hő formájában disszipálódik. Ezért keresztül bizonyos időközönként kompresszorállomásokat (CS) kell építeni, amelyekben a gázt általában 55-120 atm nyomásra nyomják, majd lehűtik. A vezeték építése és karbantartása igen költséges, de ennek ellenére kezdeti beruházási és szervezési szempontból ez a legolcsóbb módja a gáz rövid és közepes távolságra történő szállításának.

A csővezetékes szállítás mellett széles körben használják a speciális gázszállító tartályhajókat. Ezek speciális hajók, amelyeken a gázt cseppfolyós állapotban, speciális izoterm tartályokban szállítják –160 és –150 °C közötti hőmérsékleten.

A gáz cseppfolyósításához kb magas vérnyomás. Ugyanakkor a tömörítési arány az igényektől függően eléri a 600-szorost. Így a gáz ilyen módon történő szállításához gázvezetéket kell húzni a mezőtől a legközelebbi tengerpartig, építeni egy szárazföldi terminált, amely sokkal olcsóbb, mint egy hagyományos kikötő, a gáz cseppfolyósítására és tankerekre pumpálására, és maguk a tankerek. A modern tartályhajók jellemző kapacitása 150 000 és 250 000 m³ között van. Ez a szállítási mód a 2000-3000 km-nél nagyobb cseppfolyósgáz-fogyasztóig terjedő távolságoktól kezdve lényegesen gazdaságosabb, mint a vezetékes, mivel a fő költség nem a szállítás, hanem a be- és kirakodási művelet, de nagyobb kezdeti beruházást igényel. infrastruktúra, mint a csővezeték módszer. Előnyei közé tartozik az is, hogy a cseppfolyósított gáz sokkal biztonságosabb szállítás és tárolás során, mint a sűrített gáz.

2004-ben a nemzetközi vezetékes gázszállítás 502 milliárd m³, a cseppfolyósított gáz 178 milliárd m³ volt.

Vannak más gázszállítási technológiák is, például vasúti tartályok használata.

Gázszállítási projektek felhasználásával

Az elhalt élőlények a tenger fenekére süllyedtek, és olyan körülmények közé kerültek, ahol sem oxidáció következtében (a tengerfenéken gyakorlatilag nincs levegő és oxigén), sem befolyás alatt nem tudtak szétesni. Ennek eredményeként ezek a szervezetek sáros üledékeket képeztek.

A geológiai mozgások hatására ezek az üledékek egyre nagyobb mélységekbe süllyedtek, és behatoltak a föld belsejébe. Évmilliók óta az üledékek nagy nyomásnak és hőmérsékletnek voltak kitéve. E becsapódás eredményeként ezekben az üledékekben olyan folyamat ment végbe, amelyben a bennük lévő szén szénhidrogéneknek nevezett vegyületekké alakult.

A nagy molekulatömegű (nagy molekulájú) szénhidrogének folyékony anyagok. Olaj keletkezett belőlük. A kis molekulatömegű szénhidrogének azonban gázok. Ez utóbbiból keletkezik a földgáz. Csak magasabb hőmérséklet és nyomás szükséges a gázképződéshez. Ezért egy olajmezőben mindig van földgáz.

Idővel az olaj- és gázlelőhelyek eltűntek nagyobb mélység. Évmilliókon át üledékes kőzetek borították őket.

A földgáz gázok keveréke, nem homogén anyag. Ennek a keveréknek a fő része, körülbelül 98%-a metángáz. A metánon kívül a földgáz magában foglalja az etánt, a propánt, a butánt és néhány nem szénhidrogén elemet - hidrogént, nitrogént, szén-dioxidot, hidrogén-szulfidot.

Hol található a földgáz?

A földgáz körülbelül 1000 m mélységben és annál mélyebben található a föld belsejében. Ott kitölti a mikroszkopikus üregeket - pórusokat, amelyeket repedések kötnek össze. Ezeken a repedéseken keresztül a földben lévő gáz a nagy nyomású pórusokból az alacsony nyomású pórusokba kerülhet.

A gáz egy olajmező felett gázsapka formájában is elhelyezhető. Ezenkívül lehet oldott állapotban is - olajban vagy vízben. A tiszta földgáz színtelen és szagtalan.

Gáztermelés és -szállítás

A földből kutak segítségével nyerik ki a gázt. A mélységben nagyobb nyomás miatt a gáz a csövön keresztül távozik a kutakból.

A szállítás és tárolás megkönnyítése érdekében a földgázt cseppfolyósítják alacsony hőmérsékletek magas vérnyomás esetén. A metán és az etán nem létezhet folyékony halmazállapotban, ezért a gáz elválik. Ennek eredményeként csak a propán és a nehezebb szénhidrogének keverékét szállítják a hengerekben.

Meghatározás
Földgáz gáz halmazállapotú ásvány. Széles körben használják üzemanyagként. Magát a földgázt azonban nem használják tüzelőanyagként, alkotóelemeit külön felhasználás céljából elválasztják tőle.

A földgáz összetétele
A földgáz 98%-a metán, ez magában foglalja a metán homológokat is – etánt, propánt és butánt. Néha szén-dioxid, hidrogén-szulfid és hélium is jelen lehet. Ez a földgáz összetétele.

Fizikai tulajdonságok
A földgáz színtelen és szagtalan (ha nem tartalmaz hidrogén-szulfidot), könnyebb a levegőnél. Gyúlékony és robbanásveszélyes.
Az alábbiakban több részletes tulajdonságok földgáz alkatrészek.

A földgáz egyes összetevőinek tulajdonságai (vegyük figyelembe a földgáz részletes összetételét)

Metán(CH4) színtelen, szagtalan gáz, könnyebb a levegőnél. Gyúlékony, de így is viszonylag könnyen tárolható.

Etán(C2H6) színtelen, szagtalan és színtelen gáz, kissé nehezebb a levegőnél. Szintén gyúlékony, de nem használják üzemanyagként.

Propán(C3H8) színtelen, szagtalan gáz, mérgező. Hasznos tulajdonsága: a propán alacsony nyomáson cseppfolyósodik, ami megkönnyíti a szennyeződésektől való elválasztását és szállítását.

Bután(C4H10) – tulajdonságai hasonlóak a propánéhoz, de sűrűsége nagyobb. Kétszer olyan nehéz, mint a levegő.

szén-dioxid(CO2) színtelen, szagtalan, savas ízű gáz. A földgáz egyéb összetevőitől eltérően (a hélium kivételével) a szén-dioxid nem ég. A szén-dioxid az egyik legkevésbé mérgező gáz.

Hélium(He) színtelen, nagyon könnyű (a hidrogén után a második legkönnyebb gáz), színtelen és szagtalan. Rendkívül inert, normál körülmények között semmilyen anyaggal nem reagál. Nem ég. Nem mérgező, de megemelt nyomáson más inert gázokhoz hasonlóan narkózist okozhat.

Hidrogén-szulfid(H2S) színtelen nehéz gáz, rothadt tojásszaggal. Nagyon mérgező, már nagyon alacsony koncentrációban is a szaglóideg bénulását okozza.
Néhány más olyan gáz tulajdonságai, amelyek nem részei a földgáznak, de a földgáz felhasználásához közeli alkalmazási területük van

Etilén(C2H4) – Színtelen, kellemes szagú gáz. Tulajdonságai hasonlóak az etánhoz, de kisebb sűrűségben és gyúlékonyságban különbözik tőle.

Acetilén(C2H2) rendkívül gyúlékony és robbanásveszélyes színtelen gáz. Erős nyomás hatására felrobbanhat. A mindennapi életben nem használják a nagyon magas tűz- vagy robbanásveszély miatt. A fő alkalmazási terület a hegesztési munkák.

Alkalmazás

Metán gáztűzhelyek tüzelőanyagaként használják.

Propán és bután– egyes autókban üzemanyagként. Az öngyújtókat cseppfolyósított propánnal is megtöltik.

Etán Ritkán használják tüzelőanyagként, fő felhasználási területe az etilén.

Etilén az egyik legtöbbet termelt szerves anyag a világon. Nyersanyag a polietilén gyártásához.

Acetilén alkotni szoktak nagyon magas hőmérséklet a kohászatban (fémek hitelesítése és forgácsolása). Acetilén Nagyon gyúlékony, ezért autókban nem használják üzemanyagként, és enélkül is szigorúan be kell tartani a tárolási feltételeit.

Hidrogén-szulfid, mérgező hatása ellenére kis mennyiségben alkalmazzák az ún. hidrogén-szulfidos fürdők. Használják a hidrogén-szulfid néhány antiszeptikus tulajdonságát.

Fő hasznos ingatlan hélium nagyon alacsony sűrűsége (7-szer könnyebb a levegőnél). A léggömbök és léghajók héliummal vannak megtöltve. A hidrogén még a héliumnál is könnyebb, ugyanakkor gyúlékony. A héliummal felfújt léggömbök nagyon népszerűek a gyerekek körében.

Toxicitás

szén-dioxid. Még nagy mennyiségben a szén-dioxid semmilyen módon nem befolyásolja az emberi egészséget. Megakadályozza azonban az oxigén felszívódását, ha a légkörben lévő tartalom 3-10 térfogatszázalék. Ilyen koncentrációnál a fulladás, sőt a halál is elkezdődik.

Hélium. A hélium normál körülmények között teljesen nem mérgező tehetetlensége miatt. De emelkedett vérnyomás esetén az érzéstelenítés kezdeti szakasza következik be, hasonlóan a nevetőgáz* hatásához.

Hidrogén-szulfid. Ennek a gáznak a mérgező tulajdonságai nagyszerűek. A szaglás hosszan tartó expozíciója esetén szédülés és hányás lép fel. A szaglóideg is lebénult, így van egy illúzió a hidrogén-szulfid hiányáról, de valójában a szervezet egyszerűen már nem érzékeli. A hidrogén-szulfid mérgezés 0,2-0,3 mg/m3 koncentrációnál fordul elő, az 1 mg/m3 feletti koncentráció halálos.

Égési folyamat
Minden szénhidrogén, amikor teljesen oxidálódik (többlet oxigén), szén-dioxidot és vizet bocsát ki. Például:
CH4 + 3O2 = CO2 + 2H2O
Hiányos (oxigénhiány) esetén - szén-monoxid és víz:
2CH4 + 6O2 = 2CO + 4H2O
Még kevesebb oxigénnel finoman diszpergált szén (korom) szabadul fel:
CH4 + O2 = C + 2H2O.
A metán kék lánggal ég, az etán szinte színtelen, az alkoholhoz hasonlóan a propán és a bután sárga, az etilén világító, a szén-monoxid világoskék. Az acetilén sárgás színű és erősen füstöl. Ha van otthon gáztűzhelye, és a szokásos kék láng helyett sárgát lát, akkor tudnia kell, hogy a metánt propánnal hígítják.

Megjegyzések

Hélium Más gázokkal ellentétben nem létezik szilárd állapotban.
Kéjgáz a dinitrogén-oxid N2O triviális neve.

A cikkhez fűzött megjegyzések és kiegészítések a megjegyzésekben találhatók.

Ma már sokféle gáz ismert. Egy személy ezek egy részét laboratóriumi módszerekkel kapja meg, ahonnan vegyszerek, egyesek maguk is reakciók eredményeként keletkeznek melléktermékként. Milyen gázok keletkeznek a természetben? A főbb ilyen földgázokhoz, természetes eredetű négy közé tartozik:

• földgáz, amelynek képlete CH 4;
• nitrogén, N2;
• hidrogén, H2;
• szén-dioxid, CO 2.

Természetesen vannak mások is - oxigén, hidrogén-szulfid, ammónia, szén-monoxid. A fent felsoroltak azonban gyakorlatilag jelentősek az emberek számára, és különféle célokra használják őket, beleértve az üzemanyagot is.

Mi az a földgáz?

A földgáz az a gáz, amelyet a természet ad nekünk. Azaz olyan, amelynek a Föld belében a tartalma sokkal magasabb és nagyobb, mint az iparban ennek eredményeként nyert mennyiség. kémiai reakciók.

A metánt általában földgáznak nevezik, de ez nem teljesen igaz. Ha figyelembe vesszük az ilyen gáz összetételét frakciónként, a következő összetevő-összetételt láthatjuk:

• metán (legfeljebb 96%);
• etán;
• propán;
• bután;
• hidrogén;
• szén-dioxid;
• nitrogén;
• hidrogén-szulfid (kis, nyomokban).

Így kiderül, hogy a földgáz több keverék keveréke

Földgáz: képlet

Kémiai szempontból a földgáz lineárisan egyszerű szerkezetű szénhidrogének - metán, etán, propán és bután - keveréke. De mivel a nagyobb térfogat még mindig metán, a földgáz általános képletét a metán képletével szokás kifejezni. Tehát kiderül, hogy a földgáz-metán kémiai képlete CH 4.

A többi komponens a következő empirikus képletekkel rendelkezik a kémiában:

• etán - C2H6;
• propán - C3H8;
• bután - C4H10;
• szén-dioxid - CO 2;
• nitrogén - N 2;
• hidrogén - H2;
• hidrogén-szulfid - H2S.

Az ilyen anyagok keveréke a földgáz. Fő vegyületének, a metánnak a képlete azt mutatja, hogy széntartalma nagyon alacsony. Ez befolyásolja a fizikai tulajdonságait, például a színtelen, teljesen nem dohányzó lánggal való égési képességét. Míg más képviselői annak telített szénhidrogének vagy alkánok) égéskor fekete, füstös lángot képeznek.

A természetben lenni

A természetben ez a gáz mélyen a föld alatt, vastag és sűrű üledékes kőzetrétegek alatt található. A földgáz természetben való eredetéről két fő elmélet létezik.

1. A tektonikus kőzetmozgások elmélete. Ennek az elméletnek a hívei úgy vélik, hogy a szénhidrogének mindig megtalálhatók a föld belsejében, és a tektonikus mozgások és felfelé irányuló összehúzódások következtében felemelkednek. Emeleten magas vérnyomásés a változó hőmérsékletek kémiai reakciók révén két természetes ásványi anyaggá alakítják át őket - olaj és gáz.
2. A biogén elmélet egy másik módszert javasol, amely földgáz képződését eredményezte. A képlet tükrözi minőségi összetételét - szén és hidrogén, ami arra utal, hogy az élő szerves lények, amelyek teste többnyire ezekből az elemekből épül fel, mint a bolygónkon minden még létező élőlény. Idővel az állatok és növények elhalt maradványai egyre lejjebb süllyedtek az óceán fenekére, ahol sem oxigén, sem baktérium nem volt képes lebontani és feldolgozni ezt a szerves masszát. Az anaerob oxidáció következtében a biomassza lebomlott, és évmilliók alatt két ásványi forrás keletkezett - olaj és gáz. Sőt, mindkettő alapja ugyanaz - és részben kis molekulatömegű anyagok. Kémiai képlet a gáz és az olaj ezt bizonyítja. Ha azonban ki vannak téve különböző feltételek különböző termékek keletkeznek: magas nyomás és hőmérséklet - gáz, alacsony teljesítmény- olaj.

Ma olyan országok, mint Oroszország, az USA, Kanada, Irán, Norvégia és Hollandia rendelkeznek jelentős gázmezőkkel és készletekkel.

A földgázt aggregált állapota miatt nem mindig lehet csak gáz állapotban tartani. Számos lehetőség van a kondenzációra:

1. A gáz olajmolekulákban oldódik.
2. A gáz vízmolekulákban oldódik.
3. A gáz szilárd gázhidrátokat képez.
4. Normál körülmények között gáz halmazállapotú vegyület.

Ezen állapotok mindegyikének megvan a maga forrása, és nagyon értékes az ember számára.

Laboratóriumban és iparban szerezték be

Kívül természetes helyek gázképződés, számos módja van annak beszerzésére laboratóriumi körülmények. Ezeket a módszereket azonban természetesen csak a termék kis adagjainál alkalmazzák, mivel a földgáz laboratóriumi előállítása gazdaságilag nem kifizetődő.

Laboratóriumi módszerek:

1. Kis molekulatömegű vegyület - alumínium-karbid - hidrolízise: AL 4 C 3 + 12H 2 O = 3CH 4 + 4AL(OH) 3.
2. Nátrium-acetátból lúg jelenlétében: CH 3 COOH + NaOH = CH 4 + Na 2 CO 3.
3. Szintézisgázból: CO+ 3H 2 = CH 4 + H 2 O.
4. Egyszerű anyagokból - hidrogénből és szénből - emelt hőmérsékleten és nyomáson.

A földgáz kémiai képletét a metán képlete tükrözi, így ennél a gáznál minden ugyanaz.

Az iparban a metánt a természetes lelőhelyekből történő kivonással és frakciókká történő továbbfeldolgozással állítják elő. Ezenkívül a keletkező gázt szükségszerűen meg kell tisztítani. Végül is a természetes metángáz képlete a benne lévő összetevőknek csak egy részét mutatja. A mindennapi használatra pedig tiszta gázra van szükség, amely a metánon kívül nem tartalmaz más anyagot. Az elválasztott etánt, propánt, butánt és más gázokat is széles körben használják.

Fizikai tulajdonságok

A gázképlet képet ad arról, hogy mi fizikai tulajdonságait birtokolnia kell. Nézzük meg, melyek ezek a jellemzők.

1. Színtelen, szagtalan anyag.
2. A hozzávetőleges sűrűség 0,7-1 kg/m3 között változik.
3. Égési hőmérséklet 650 0 C.
4. Majdnem kétszer könnyebb, mint a levegő.
5. Egy köbméter gáz elégetése során felszabaduló hő 46 millió Joule.
6. A levegőben magas koncentrációban (15% felett) a gáz nagyon robbanásveszélyes.
7. Üzemanyagként használva oktánszáma 130.

Tiszta gáz csak azután nyerhető, hogy áthalad az ásványkinyerés helyén felállított speciális kezelőállomásokon (létesítményeken).

Alkalmazás

A földgáznak számos fő alkalmazása létezik. Valójában a fő komponensen kívül, amelynek gázképlete CH 4, a keverék összes többi komponense is felhasználható.

1. Az emberek életének mindennapi szférája. Ez magában foglalja a főzéshez szükséges gázt, a lakóépületek fűtését, a kazánházak tüzelőanyagát és így tovább. A főzéshez használt gázhoz speciális, a merkaptánok csoportjába tartozó anyagokat adnak. Ez azért történik, hogy csőszivárgás vagy egyéb gázszivárgás esetén az emberek érezzék annak szagát és intézkedjenek. A háztartási gáz keveréke (propán és bután keveréke) nagy koncentrációban rendkívül robbanásveszélyes. A merkaptánok a földgázt specifikussá és kellemetlen szagúvá teszik. Képletük olyan elemeket tartalmaz, mint a kén és a foszfor, ami ilyen specifikusságot ad nekik.

2. Vegyi termelés. Ezen a területen a fontos vegyületek előállításához szükséges számos reakció egyik fő kiindulási anyaga a földgáz, amelynek képlete megmutatja, hogy mely szintézisekben vehet részt:

• a műanyagok gyártásának alapja, amely a legelterjedtebb modern anyag az ipar szinte minden területén;
• nyersanyagok etin, hidrogén-cianid és ammónia szintéziséhez. Magukat a felsorolt ​​termékeket később számos szintetikus szál és szövet, műtrágya és szigetelőanyag gyártása során használják fel az építőiparban;
• gumi, metanol, szerves savak - metánból és más anyagokból keletkeznek. Alkalmazást találnak az emberi élet szinte minden területén;
• polietilént és sok más szintetikus vegyületet a metánnak köszönhetően kaptak.

3. Használja üzemanyagként. Sőt, bármilyen típusú emberi tevékenységhez, a megfelelő típusú asztali lámpák utántöltésétől a hőerőművek üzemeltetéséig. Ez a típus az üzemanyagot környezetvédelmi szempontból helyesnek és megfelelőnek tekintik az összes alternatív módszerhez képest. Égéskor azonban a metán szén-dioxidot termel, mint bármely más szerves anyag. És mint tudod, ő az oka üvegházhatás Föld. Ezért az emberek azzal a feladattal szembesülnek, hogy találjanak egy még tisztább és jobb minőségű hőenergia-forrást.

Eddig ezek mind a főbb földgázforrások. A képlete, ha az összes összetett komponenst vesszük, azt mutatja, hogy gyakorlatilag megújuló erőforrásról van szó, csak sok időt vesz igénybe. Hazánk rendkívül szerencsés gáztartalékokkal, mert ekkora mennyiségű természeti erőforrás sok száz évre elegendő nemcsak magának Oroszországnak, hanem export révén a világ számos országának is.

Nitrogén

Is szerves része természetes olaj- és gázmezők. Ezenkívül ez a gáz a levegő térfogatának nagy részét (78%) foglalja el, és formában is megtalálható természetes vegyületek salétrom a litoszférában.

Egyszerű anyagként a nitrogént az élő szervezetek gyakorlatilag nem használják fel. Képlete N 2, vagy a kémiai kötések szempontjából N≡N. Egy ilyen erős kötés jelenléte a molekula nagy stabilitását és kémiai inertségét jelzi normál körülmények között. Pontosan ez magyarázza a létezés lehetőségét nagy mennyiségben ez a gáz szabadon van a légkörben.

Egyszerű anyag formájában a nitrogént speciális organizmusok rögzíthetik - gócbaktériumok. Ezt a gázt aztán a növények számára megfelelőbb formává dolgozzák fel, és így hajtják végre ásványi táplálkozás gyökérnövényrendszerek.

A természetben számos fő vegyület létezik, amelyekben nitrogén található. Képletük a következő:

• oxidok - NO 2, N 2 O, N 2 O 5;
• savak - salétromos HNO 2 és salétromos HNO 3 (a levegő atmoszférájában lévő oxidok villámkisülése során keletkezik);
• nitrát - KNO 3, NaNO 3 és így tovább.

Az emberek a nitrogént nemcsak folyékony formában, hanem folyékony formában is használják. Képes -170 0 C alatti hőmérsékleten folyékony halmazállapotúvá átalakulni, ami lehetővé teszi növényi és állati szövetek és számos anyag fagyasztására. Ezért a folyékony nitrogént széles körben használják az orvostudományban.

A nitrogén az egyik fő vegyülete - az ammónia - előállításának alapja is. Ennek az anyagnak a gyártása nagy léptékű, mivel nagyon széles körben használják a mindennapi életben és az iparban (gumik, színezékek, műanyagok, szintetikus szálak, szerves savak, festék- és lakkgyártás, robbanóanyagok gyártása stb.).

szén-dioxid

Mi az anyag képlete? A szén-dioxidot CO2-nak írják. A molekulában lévő kötés kovalens, gyengén poláris, kettős erős kémiai erők a szén és az oxigén között. Ez jelzi a molekula stabilitását és inertségét normál körülmények között. Ezt a tényt megerősíti a szén-dioxid szabad létezése a Föld légkörében.

Ez az anyag a földgáz és az olaj alkotórésze, és a bolygó légkörének felső rétegeiben is felhalmozódik, úgynevezett üvegházhatást okozva.

Bármilyen szerves tüzelőanyag elégetésekor hatalmas mennyiségű szén-dioxid képződik. Legyen szó szénről, fáról, gázról vagy egyéb tüzelőanyagról, a teljes égés víz és ez az anyag képződését eredményezi.

Ebből kiderül, hogy a légkörben való felhalmozódása elkerülhetetlen. Ezért a modern társadalom fontos feladata olyan alternatív üzemanyag megtalálása, amely minimális üvegházhatást vált ki.

Hidrogén

A természetes ásványi anyagokban található másik kapcsolódó vegyület a hidrogén. Gáz, amelynek képlete H2. Az eddig ismert legkönnyebb anyag.

Különleges tulajdonságai miatt elfoglalja periódusos rendszer két pozícióban - az alkálifémek és a halogének között. Egy elektron birtokában képes annak leadására (fémes tulajdonságok, redukálás) és befogadására is (nemfémes tulajdonságok, oxidáció).

A fő felhasználási terület a környezetbarát üzemanyag, amelynek jövőjét a tudósok látják. Okok:

• ennek a gáznak korlátlan készletei;
• égés eredményeként csak víz keletkezik.

Viszont komplett technológia A hidrogén mint energiaforrás fejlesztése még sok árnyalat finomítását igényli.

Képletek a gázok tömegének, sűrűségének és térfogatának kiszámításához

A fizikában és a kémiában számos alapvető módszert alkalmaznak a gázokra vonatkozó számításokhoz. Tehát például, ha az egyik legalapvetőbb paraméterről, például a gáztömegről beszélünk, a számítási képlet a következő lesz:

m = V*þ, ahol þ az anyag sűrűsége, V pedig a térfogata.

Például, ha ki kell számítanunk az 1 köbméter térfogatú földgáz tömegét normál körülmények között, akkor a sűrűségének standard átlagértékét vesszük referenciaanyagokban. Ez 0,68 kg/m3 lesz. Most, hogy ismerjük a gáz térfogatát és sűrűségét, a számítási képlet teljes mértékben kielégíti a követelményeket. Majd:

m (CH 4) = 0,68 kg/m 3 * 1 m 3 = 0,68 kg, mivel a köbméter csökken.

A gáztérfogat képlete éppen ellenkezőleg, tömeg- és sűrűségmutatókból áll. Vagyis ezt az értéket a fenti konfigurációból tudjuk kifejezni:

V = m/þ, akkor normál körülmények között 2 kg metán térfogata egyenlő lesz: 2/0,68 = 2,914 m 3.

Bonyolultabb esetekben (ha a feltételek nem szabványosak) a Mendeleev-Clapeyron egyenletet használják a gázok tömegének és térfogatának kiszámításához, amelynek alakja:

p*V = m/M*R*T, ahol p a gáznyomás, V a térfogata, m és M a tömeg és a moláris tömeg, R az univerzális gázállandó egyenlő 8,314, T a hőmérséklet Kelvin.

A gáz térfogatának ez a képlete lehetővé teszi, hogy egy ideális gáz értékéhez nagyon közeli számításokat kapjunk, amely pusztán hipotetikusan létezik, és absztrakt fogalomként használják a fizika és a kémia problémáinak megoldása során. A térfogatot a Boyle-Mariotte egyenlet segítségével is kiszámíthatja, amelynek alakja:

V=p n *V n *T/p*T n, ahol az n indexű értékek normál standard feltételek melletti értékek.

Annak érdekében, hogy a számítás a lehető legpontosabb legyen, és megfeleljen a valóságnak, figyelembe kell venni egy olyan paramétert, mint a képlet ennek a paraméternek a kiszámításához még mindig vitatott kérdés. Szokásos a legáltalánosabb egyszerűt használni, amelynek alakja:

þ = m 0 * n, ahol m 0 a molekula tömege (kg), n pedig a koncentráció, a mértékegység 1/m 3.

Bizonyos esetekben azonban más, összetettebb és teljesebb, több változós számításokat kell alkalmazni a pontos és az ideálishoz közeli eredmény eléréséhez.